Su Oksijen - Şekil 2. Hidrojen yakıt hücresi (iiniıesi). Bir kaynak değil, bir enerji taş ıyıcısı olarak hidrojen, çoğunlukla suyun ayrı ştırılması ya da buhar reforming vasıtasıyla doğal gazdan ekstraksiyonla elde edilir. Hidrojen için ası l piyasa petrokimya ve gübre endüstrisindedir. Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA), hidrojeni bu kullanım alanlarına ek olarak, uzay makinalarınd a itici yakıt olarak kullanmaktad ır. Aynı zamanda hidrojen, mekik üzerindeki on-board yakıt hücrelerinden (Fuel Celi) elektrik gücü elde etmede kullanılmaktadır. Yakıt hücreleri, hidrojen ve oksijeni bir araya getirerek elektrik üreten, uzay mekiği mürettebatı tarafında içme suyu olarak tüketilen, arı suyu açığa çıkaran düzeneklerdir. Hidrojen yakıt hücreleri (pill e ri) (Şekil 2) oldukça etkin olarak elektrik üretmelerine rağmen yapımı oldukça pahalıdır. Maliyetinden dolayı hidrojen güç fabrikala rı oldukça uzun bir süre yaygın olarak kurulamayabilir. Bunun yanında yakın zaman içinde hidrojenin doğal gaza eklenerek kullanılması, halen çalışan fabrikalarda hava kirliliğini önleyici bir yol olarak düşünülmektedir. Yakın zamanda hidrojen, benzine eklenen bir katkı maddesi olarak performans arttı rıcı ve kirliliği önleyici olarak kul lanı lacaktır. Benzin, içine yalnızca o/o5 hidrojen eklenerek o/c,30-40 düzeyinde daha düşük emisyon (yayınma) miktarı sağlanabilmektedir. (Şekil 3) MAKALE Üretim Yöntemleri Halen çok büyük miktarlarda hidrojen, fosil yakıt kaynaklarından (petrol, kömür, doğal gaz) yan ürün veya refor-ming ürünü olarak elde edilmektedir. Bunun yanında özel yöntemlerde ge li ştiri lmi ştir. Doğal Gazın Buhar Reforming İşlemi Bu reforming endotermik, katalitik bir işlem olup, 850 °c sıcaklık ve 2.5 Mpa basınç şartlarında şu reaksiyonlarla gerçekleşir. CH4 +H,0 .......... --+ CO + 3H, CO + H,O ........... --+ CO + H 2 Karbonmonoksit (CO) absorpsiyon ya da membran ayrıştırma yöntemlerinden biriyle uzaklaştırılır. Hidrokarbonların Kısmi Oksidasyonu Hidrokarbonların kısmi oksidasyonu, oksijen ve buhar ile yürüyen egzotermik bir reaksiyondur. Dış enerji ihtiyacı olmadan yürüyen bu reaksiyonda, oksijen ve buhar m i ktarları kontrol edilir. Bu işlem için örnek reaksiyon şu şekildedir. C8H18+H,0+9/2 Or .--+ 6CO+2CO2+ 10H2 Plazma Ark İşlemi Doğal gaz ya da petrolün plazma ark işlemi 1600 °( civarında, elektrik kullanarak saf karbon ve hidrojen üretimi sağlanan bir işlemdir. Bu teknolojiden yararlanarak tasarlanan pilot bir işletme ile, 1000 m3/ saat, doğal gaz ve 2100 KW elektrik enerjisi kullanılarak, 2000 m3/saat hidrojen ve 500 kg/saat karbon elde edilir. ~----- _,.. Benzin + Hidrojen Benzin içine %5 hidrojen eklenmesi ile %30-40 düzeyinde daha düşük emisyon (yayınma) miktarı sağlanabilmektedir. Şekil 3. Benzin ve hidrojen emisyon miktarı karşılaştırılması. Doğal Gaz Oergisı 103 Mayıs - Haz.ıran 2001 Sayı 74 Suyun Ayrıştırılması İşlemi Suyun ayrıştırılması için en çok kullanılan yöntem elektroliz işlemidi r. Bu işlemde su elektrik akımı yolu ile dekompoze olur. Hidrojen iyonları negatif yüklü katod, oksijen iyonları ise pozitif yüklü anot etrafında toplanırlar. Bu işleminin bir başka şekli olan buhar elektrolizinde ise etkin liği arttırm ak üzere elektrik enerjisi yerine buharın sağladığı ham ısıdan yararlanılır. Diğer Yöntemler Termokimyasal Yolla Suyun Ayrıştırılması: Bir kaç adımda, (genellikle üç adım) bromin ve iyodin gibi kimyasalların ısı ile birlikte kullanılarak, su molekülünün ayrıştırılması işlemidir. Foto/iz: Molekülün katalizör yardımı ile güneş ışığı tarafından ayrıştırılması işlemidir. Biyolojik ve Fotobiyolojik (Güneş lşığı Yardımı ile) Su Ayrıştırılması: Araştırma düzeyinde çok değişik tipte biyolojik hidrojen yöntemleri vardır. Sentetik fotosentez ve fermantasyon işlemleri özel bir öneme sahiptir. Bir başka üretim yolu da a l gı -bakteri sistemidir ki bu işlemin tahminen 5 yıl gibi kısa bir süre sonunda piyasaya hakim olması bilinmektedir. Termal Su Ayrıştırma Sistemi: Oldukça radikal bir değişim yaklaşımı olan, ABD, Japonya, Kanada ve Fransa'da araştırılmakta olan bu işlemde, 3000°( üzerinde bir sıcaklıkta su ayrıştırılması yapılabilmektedir. Biyokütlenin Buhar Gazifikasyonu İşlemi: Pi ro liz (lsıl Ayrıştırma) ve gazifikasyon yolu ile hidrojen üretiminde biyokütle kullanılır. Piroliz reaksiyonu sonucunda kok, metanol ve diğer gazlar oluşur. Gazifikasyon reaksiyonunda hava eklenmesi ile çıkış akımında o/o20 H 2 ,o/o20 CO1 , o/o10CO 2 ,o/o5 CH 4 ve o/o45 N 2 yer alır. Bu akımın daha ileri bir işlemde buhar ile reaksiyona soku lması sonucu, karbon monoksitten daha fazla hidrojen elde edilir. CO + H,0 ........... --+ CO, + H, Kaynaklar 1. Hydrogen The Fuel for The Future, Published by National Renewable Energy Laboratory (DOE National Laboratory), DOE/GO - 10095-099, DE 95004024, March 1995. 2. Energy Fact Sheet (Hydrogen Energy), Produced by t/ıe National Energy Education Development Projectı 1998. [tı
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=